package com.seu.algorithms.unionfind;

/**
 * 第五版Union-Find(路径压缩算法)
 *
 * @author liangfeihu
 * @since 2018/12/17 14:20
 */
public class UnionFind5 {

    /**
     * rank[i]表示以i为根的集合所表示的树的层数
     * 在后续的代码中, 我们并不会维护rank的语意, 也就是rank的值在路径压缩的过程中, 有可能不在是树的层数值
     * 这也是我们的rank不叫height或者depth的原因, 他只是作为比较的一个标准
     * 关于这个问题，可以参考问答区：http://coding.imooc.com/learn/questiondetail/7287.html
     */
    private int[] rank;
    /**
     * parent[i]表示第i个元素所指向的父节点
     */
    private int[] parent;
    /**
     * 数据个数
     */
    private int count;

    /**
     * 构造函数
     */
    public UnionFind5(int count) {
        rank = new int[count];
        parent = new int[count];
        this.count = count;
        // 初始化, 每一个parent[i]指向自己, 表示每一个元素自己自成一个集合
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            parent[i] = i;
            rank[i] = 1;
        }
    }

    /**
     * 查找过程, 查找元素p所对应的集合编号
     * O(h)复杂度, h为树的高度
     */
    private int find(int p) {
        assert (p >= 0 && p < count);

        // path compression 1
        while (p != parent[p]) {
            parent[p] = parent[parent[p]];
            p = parent[p];
        }
        return p;

        // path compression 2, 递归算法
//            if( p != parent[p] )
//                parent[p] = find( parent[p] );
//            return parent[p];
    }

    /**
     * 查看元素p和元素q是否所属一个集合
     * O(h)复杂度, h为树的高度
     */
    public boolean isConnected(int p, int q) {
        return find(p) == find(q);
    }

    /**
     * 合并元素p和元素q所属的集合
     * O(h)复杂度, h为树的高度
     */
    public void unionElements(int p, int q) {

        int pRoot = find(p);
        int qRoot = find(q);

        if (pRoot == qRoot) {
            return;
        }

        // 根据两个元素所在树的元素个数不同判断合并方向
        // 将元素个数少的集合合并到元素个数多的集合上
        if (rank[pRoot] < rank[qRoot]) {
            parent[pRoot] = qRoot;
        } else if (rank[qRoot] < rank[pRoot]) {
            parent[qRoot] = pRoot;
        } else { // rank[pRoot] == rank[qRoot]
            parent[pRoot] = qRoot;
            // 此时, 我维护rank的值
            rank[qRoot] += 1;
        }
    }

}